船舶轴系扭振计算和测试实例分析

船级社规范对轴系扭振提出了计算和实测的要求。本文对若干轴系固有频率的实测值与计算值不一致的船舶进行了分析，并给出了对影响其相应计算精度的减振器、曲轴、联轴节刚度等扭振参数进行了修正的实例；通过实测，对无阻尼自由振动计算的振型精度亦进行了分析，按振型推算系统响应超规范要求的船舶，可根据实测振幅来调整阻尼参数并用解析计算法来评价轴系扭振特性。结果表明，精确测定出系统的固有频率和振幅，从而核定轴系的扭振参数，是提高扭振计算精度的关键所在。     

船舶柴油机轴系扭振测试程序软件集成开发平台

扭振会对船舶柴油机轴系产生较大的不利影响,致使轴系发生故障或者断裂,需要对其进行精准的测试。为了提升柴油机轴系扭振测试的准确性,设计扭振测试程序软件集成开发平台,其硬件包括传感器选型单元、采集卡选型单元与调理电路设计单元,软件包括扭振测试数据处理模块与轴系扭振计算模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了船舶柴油机轴系扭振测试程序软件集成开发平台的运行。实验结果表明,在共振转速27 r/min时,减振器内外圈振幅分别为3.3°与4.4°,与实测数值保持一致,证实设计平台具备可行性。     

实测法验证硅油减振器扭振参数

硅油减振器是船舶轴系中重要的减振部件,但其生产厂家往往仅根据理论给出其阻尼等关键参数,即假定减振器发挥最佳阻尼,实船测试结果表明,这种假定并不准确。通过理论计算和柴油机台架测试,给出确定硅油减振器扭振参数（当量惯量、阻尼）的有效方法。实测结果表明,该方法操作方便,能较好地验证柴油机和硅油减振器的扭振参数。     

MTU柴油机推进轴系的联轴器匹配研究及扭振特性预报

[目的]为明确中、高速柴油机与多弹性联轴器匹配的扭振计算方法及推进轴系扭振特性,[方法]以某船MTU柴油机推进轴系为研究对象,分析与之匹配的多弹性联轴器选型方法,建立MTU柴油机推进轴系的扭振计算模型,分析MTU柴油机的激励特性和推进轴系扭振特性,开展MTU柴油机与多弹性联轴器匹配系列轴系的扭振特性预报,并提出基于实测振幅和解析法的阻尼修正推算方法,用以修正轴系扭振特性的预报结果。[结果]研究结果表明:实测共振频率与计算频率吻合;经修正,共振转速处的曲轴应力降低了16%,弹性联轴器的振动扭矩降低了15%,验证了扭振计算方法的正确性。[结论]所得结论可为后续同型舰船的轴系扭振分析提供工程参考。     

船用柴油发电机组刚性连接下扭振计算评估方法

扭振是柴油发电机组船检必不可少的检验项目之一,进行机组扭振计算可提早发现扭振问题,并为选配发电机和连接件提供参考。本文采用AVL-excite Designer软件针对某型柴油发电机组在使用盘片刚性连接方式下的扭振情况进行计算。按照钢质海船入级规范的扭振要求,详细分析柴油发电机组在正常工况和一缸熄火下的减振器角位移、曲轴最大扭转应力、发电机转子处的振动惯性扭矩、发电机转子合成振幅。计算结果均满足船级社要求,说明该型柴油机和发电机之间采用盘片刚性连接满足扭振要求。此外,本文提供的柴油发电机组计算评估方法对刚性连接下机组的扭振评估具有一定的通用性,可为其他机组计算提供参考。     

用二维的Holzer表法计算船舶轴系有阻尼的强迫扭转振动

船舶轴系的扭转振动计算要求精度高。在计算自由振动时均用Holzer表法,比较准确。但在计算带阻尼的强迫振动时,多采用建立在试验基础上的近似计算方法,如能量法或放大系数法等,一般误差较大。本文提出的二维的Holzer表法是一种分析计算方法,它用复数形式处理了外阻尼和内阻尼,而且内阻尼系数能在计算过程中确定,还有其它的优点,比现有方法前进了一步。 另外,能量法等半经验公式只能计算共振转数下的扭振应力,在附近的非共振转数下的应力只能用另外的近似公式计算,本文提出的方法能直接进行非共振计算。 对一艘油轮和一艘散货轮轴系进行了计算,证明本文提出的方法是适用的。     

低频率比下发动机轴系的扭振

文章阐明在低频率比下发动机轴系扭振特征的主要成份是滚振,频率比越低,滚振越大。频率比系指激励力矩的频率和单结扭振自振频率之比。因此,滚振既存在于大型低速发动机装置中,也存在于高速发动机装置中。本文作者导得多缸发动机轴系的滚振计算公式。同时应用了三质量模拟系统,探讨了转动惯量、刚度、阻尼和激励力矩对系统的滚振、扭振及其合成振动的振幅和相位的影响效应,与内在关系。文章列举了若干不同类型的发动机动力装置的扭振实测结果,并运用了模拟系统分析的结论,剖析各动力装置的低频率比下的扭振特性。     

基于扭转弹性波理论的船舶柴油机推进轴系扭振研究

本文建立了连续轴模型中沿轴向传播的扭振弹性波的波动方程组,结合方程组的初始条件和边界条件及波动方程解的行波表达式,导出了各轴段扭转弹性波传播的解析表达式,利用数值迭代方法可求解;利用弹性波分析理论对船舶柴油机推进轴系的连续模型进行了扭振响应计算的研究,在激励力上可同时计及各谐次的综合作用,可精确计算共振及非共振工况的强迫振动响应,使计算过程与扭振实测分析过程完全对应.研究中,对某船舶柴油机推进轴系的扭转振动振形和轴系扭振响应进行了计算,获得了较好的效果.     

35000t油船3次断轴事故分析

通过对35000t运油船轴系振动与校中的详细计算分析,可知由于柴油机减振器在安装中的偶然失误,使减振器全部或部分失效,造成3次中间轴扭振疲劳断裂事故;进而提出有关各方应注意的技术问题。     

船舶轴系扭振计算中若干问题的研究

对船舶轴系扭振计算中最为主要的公式,平均指示压力、气体力所产生的干扰力矩、外阻尼等进行探讨和修正。完善了船舶轴系扭振计算,提高扭振计算的精度。对MAN B＆W 90MC型柴油机实例计算及实船测量结果表明,平均指示压力降低了5．3％,气体力所产生干扰力矩降低了3．1％,外阻尼降低了8．29％,而船舶轴系扭振应力的计算精度也相应地提高了3．23％。     

柴油机扭振当量系统的简化问题

随着柴油机强化程度的不断提高,激起曲轴及传动轴系产生扭转振动的干扰力矩数值也在不断增长。为了防止扭振故障的产生,近年来生产的船用柴油机,特别是中速、高速柴油机大多装有减振器——如卷簧式减振器、硅油簧片式减振器、硅油橡胶减振器或硅油减振器。在新型柴油机的设计试制及解决现有船用柴油机动力装置扭振故障的过程中,常常会遇到减振器参数如何确定的问题。图l(a)为一台六缸柴油机自由端装有减振器的示意图,(b)为其扭振当量系统,有九     

关于扭振应力计算方法的探讨

一、前言船舶轴系扭转振动是影响船舶安全营运的重要问题之一。但是,由于影响共振应力的因素比较复杂及所采用的计算方法的局限性,因而使理论计算与实测结果相差很大,以致使有的船舶轴系存在严重扭振问题不能及早发现和解决,甚至发生由扭振而引起的断轴事故,危     

基于ANSYS的长轴系扭转自由振动仿真计算

应用ANSYS有限元软件,完成了8,530TEU集装箱船轴系扭振当量建模及自由扭振仿真计算,并与三井造船、中国船级社的计算结果进行了对比,验证了有限元建模计算的正确性。仿真结果表明,轴系的1～6阶扭振固有频率均高于其额定轴频(1.73Hz),不会发生共振;轴系的最大扭振应力多出现在靠近各阶振型结点及轴段较细处。     

高弹性扭转联轴节

图1所示BR100联轴节适用于在同时出现轴向位移、径向位移或角位移时要求具有高阻尼和较大扭转弹性的传动。通过传递额定扭矩时的11°扭转角和冲击载荷条件下的27.5°扭转角可以改善扭转振动并减小振幅。由于这一暂时缓冲,冲击力矩变为无害。因此可在尽可能宽广的扭振范围内选择这种组合元件。     

某船舶推进轴系扭振计算分析

提高轴系扭振计算精度,必须有精确的原始参数,以准确掌握船舶轴系扭振情况。在有限元分析软件中,建立曲柄半拐等的三维模型,用有限元分析方法精确的确定了各质量、轴段的转动惯量、扭转刚度等精确原始参数。基于建立的实船轴系当量系统,计算出了各结自由振动的频率及对应的共振转速,自由端和飞轮输出端的振幅,分析了轴段应力和扭矩随曲轴转角及转速的变化关系。结果表明在整个转速范围内,扭转振幅小于限定值,轴段的最大扭矩和应力均小于材料许用值,本船舶轴系扭转振动状况是良好的。     

船用柴油发电机组轴系扭振分析若干问题

柴油机发电机组轴系与螺旋桨推进轴系的扭振特性是不同的,在进行柴油机发电机组的扭振计算时,不仅要校核柴油机曲轴扭振应力和发电机转子轴的扭振应力在规范允许范围内,而且发电机转子处的振动惯性扭矩以及合成扭转振幅(电角)也应在规范允许范围之内。     

短路冲击下的船用柴油机瞬态扭振特性分析

[目的]为提出船用柴油发电机组的轴系扭振参数优化方案,需分析其在短路冲击下的瞬态扭转振动特性。[方法]采用Newmark法,以某型20 V柴油发电机组的短路冲击工况为例,对比不同轴系参数对轴系瞬态扭振特性的影响规律,进而基于参数优化结果来确定新的机组减振器刚度与联轴器刚度选配方案。[结果]研究结果表明：发生短路冲击时,轴系扭振特性将显著恶化;经优化之后（将扭振减振器刚度、联轴器刚度分别优选为原始值的0.9和0.70倍）,短路冲击工况下的电机轴瞬时最大附加应力、联轴器瞬时最大扭矩、曲轴各轴段瞬时最大应力分别降低了13.43%,10.51%,5.29%。[结论]该参数优化方案可以有效降低轴系的瞬态扭振水平,研究成果可为柴油发电机组的减振降噪设计提供参考。     

近年来我国船舶柴油机动力装置扭振故障分析

扭振疲劳事故是往复式发动机动力装置特有的故障。近年来,我国一些船舶柴油机动力装置曾多次发生扭振事故。本文对这些故障情况及其发生原因作了简要介绍,並结合实例对消除故障的方法进行了深入的讨论。在扭振疲劳事故中,以单节扭振故障最为常见。通常采用调频法消除,可改变轴系柔度或柴油机飞轮惯量以使单节主临界转速远离常用转速。双节扭振故障也较常见,通常可加装减振器以消除之。如柴油机前后端同时输出功率,或轴系较长时,有可能产生三节扭振故障,也必须予以注意。此外,本文对扭振故障的其它形式,如传动齿轮敲击、减振器损坏、凸轮轴断裂等进行了简要分析。最后,本文阐述了为使柴油机动力装置具有良好的扭振特性,在其设计、试验和实船试航各阶段必须注意的几个环节。     

轴系扭振故障机理研究和预防对策

总结了近年来船舶轴系扭振故障的研究成果，从疲劳机理，振型、共振、计算与实测比较以及扭转－轴向耦合振动几个方面，分析了五种典型实例产生扭振故障的原因，讨论了调整系统固有频率对改善扭振特性的影响，提出了几种调频减振的方法。     

船舶轴系横向振动共振转速的实验

本文论述了在试验台上进行的不同叶片数螺旋浆轴系横向受迫振运实验。试验结果的分析表明，只要转速的整数倍等于一阶一次横向振动临界转速时就会产生振幅较大的共振。传统方法在进行船舶轴系横向振动计算时，只把一阶一次与叶片次临界转速作为共振转速是不够全面的。